2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K04866
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| Research Institution | Aichi University of Technology |
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Principal Investigator |
近藤 敏彰 愛知工科大学, 工学部, 准教授(移行) (20513716)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 同軸ナノケーブル / ナノ集光 / プラズモン / 陽極酸化ポーラスアルミナ / 光化学反応場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では，光の回折限界を超えたナノ集光デバイスの構築と極微光化学反応場への応用を目的としている．初年度には，自己組織化材料の一つである陽極酸化ポーラスアルミナを出発構造とした同軸ナノケーブルの形成と開口径の微細化，および，光化学反応場への応用に関して検討を実施した．詳細な検討の結果，微細な開口径を有する同軸ナノケーブルの形成が観察された．また得られた同軸ナノケーブルは光化学反応場への適用が可能であった．このような同軸ナノケーブルによれば，光の回折限界を超えて微細な空間への光の集束が可能となり，極微小な光化学反応場の構築だけでなく，ナノイメージングデバイスや高密度光記録といった様々な光機能性デバイスへの適用も期待される．
より微小な光化学反応場を構築するには，同軸ナノケーブルの開口径の更なる微細化が必要である．本年度は，前年度までの研究成果を発展させ，同軸ナノケーブルの開口径の更なる微細化，および，光学特性評価に関して詳細な検討を実施した．検討の結果，出発構造である陽極酸化ポーラスアルミナの幾何学形状を微細化することで，極微細な開口径を有する同軸ナノケーブルの形成が可能であった．得られた極微細な同軸ナノケーブルは，可視光を効率的に伝搬する様子が観察された．また得られた成果は国内の学術会議（電気化学会，CSJ化学フェスタなど）にて報告を行った．国際的な学術雑誌への投稿準備も進めている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は以下のような進展がみられており，研究はおおむね順調に進展していると言える．
[1] 同軸ナノケーブルの更なる微細化
同軸ナノケーブルの幾何学形状は，出発構造である陽極酸化ポーラスアルミナの幾何学形状に大きく依存する．本検討では，出発構造であるポーラスアルミナの開口径を微細化することで，同軸ナノケーブルの開口径の更なる微細化が可能であった．陽極酸化ポーラスアルミナの幾何学形状（配列間隔，細孔径，深さ）は，化成電圧，化成時間，電解質などを適切に選択することで制御した．同軸構造を構成する誘電体層の形成には，原子層体積（ALD）法を用いた．誘電体層の厚さを変化させることで，同軸構造の内部導体径が制御可能であった．
[2] 光伝搬特性の評価
本検討で得られた同軸ナノケーブルの光学特性は，透過スペクトルを測定することで評価し，時間領域差分（FDTD）法によるシミュレーションにより解析を行った．透過スペクトル測定の結果，開口径をナノメートルスケールまで微細化したにも関わらず，可視光波長帯域の光が効率的に伝搬する様子が観察された．FDTDシミュレーションの結果より，可視光が同軸ナノケーブルを伝搬する様子が確認された．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の成果を踏まえ，以下の項目に関して詳細な検討を実施する予定である．
[1] 同軸ナノケーブルの更なる微細化と光学特性評価
同軸ナノケーブルにおける集光サイズは，同軸ナノケーブルの開口径に依存する．光化学反応場の更なる微細化を目的に，同軸ナノケーブルの開口径の更なる微細化と光学特性評価に関して詳細に検討を行う．
[2] 極微細な同軸ナノケーブルの光化学反応場への適用
得られた同軸ナノケーブルの光化学反応場への適用に関して検討を行う．同軸ナノケーブルの一方の開口付近にフォトポリマーを配置し，もう一方の開口から光を導入する．同軸ナノケーブルを伝搬してきた光を用いて，フォトポリマーに光化学反応を誘起する．光化学反応によって形成された生成物の幾何学形状を走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて観察することで，得られた同軸ナノケーブルの集光サイズを評価する．
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| Causes of Carryover |
実験装置の故障により，一部の実験の実施を一時的に中断した．これにより当初予定していた物品の購入を次年度に行うこととなり，当該助成金が生じた．しかしその額は小さく，予算の執行状況は概ね順調と言える．翌年度の物品費と合わせて使用する予定である．
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